大底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算分析

（中山中瑞建筑裝飾工程有限公司，廣東 中山 528400）

大底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算分析

陳新軍

（中山中瑞建筑裝飾工程有限公司，廣東 中山 528400）

隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，為滿足人們對建筑的大量需求，大底盤的需求空間越來越大，大底盤結(jié)構(gòu)逐漸受到重視，本文主要以具體工程為例，分析探討了大底盤結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算，希望能為相關(guān)人員帶來一些幫助。

大底盤結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計；結(jié)構(gòu)計算

隨著人們對生活水平的逐漸提高，對于住宅配套工程的停車空間等需求原來越大，在多棟高層建筑的底部為滿足人們的需要通常會采用大底盤設(shè)計，本文主要以具體工程為例，結(jié)合結(jié)構(gòu)特點，分析大底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算。

1 工程概述

本工程由兩層地下室、裙樓和主樓組成，屬于商住兩用的綜合建筑，總高度為96.6m，總建筑面積設(shè)計為70540 m2，地下室2層為人防地下室，平時作為停車庫，總建筑面積為11260 m2，地下室一層總建筑面積為11190 m2，裙樓1～3層為商場，4～5層為備用層，5層以上為住宅層。本工程設(shè)計抗震防烈度等級為8度第一組，建筑場地類別為III類。在主樓的設(shè)計中采用了筏板基礎(chǔ)和灌注樁設(shè)計。

依照建筑的使用要求和規(guī)范要求，主樓建筑結(jié)構(gòu)采用的是現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架，在平面設(shè)計中，剪力墻設(shè)計在樓梯和電梯間，樓蓋梁采用的是寬扁梁設(shè)計。在地下室的平面設(shè)計中，外墻采用鋼筋混凝土，停車場柱網(wǎng)設(shè)計為8.4m。在剪力墻的設(shè)計中，車庫樓梯、通風道等處設(shè)置了剪力墻保證高層建筑的抗震力。

2 大底盤結(jié)構(gòu)計算

在本計算中采用的是SATWE軟件，考慮了逆轉(zhuǎn)藕聯(lián)，整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計采用抗震分析計算，結(jié)構(gòu)的振型結(jié)構(gòu)和自振周期見表1，以扭轉(zhuǎn)為主和以平動為主的第一周期相差0.82s，設(shè)計要求符合JGJ3-1020中的規(guī)定。

每個振型的側(cè)振成分和扭轉(zhuǎn)成分之和均為1.0，測針振型的異地周期和第二周期很接近。在常規(guī)的剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，自振周期一般設(shè)定為（0.06～0.12）n， n代表建筑物的樓層數(shù)，從表1中可以看出本工程屬于一般的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計。

圖1 振型曲線

表1 結(jié)構(gòu)基本自身周期

表2 結(jié)構(gòu)最大位移和位移角

表3 特征點計算沉降值

從計算的振型圖中，可以得到以扭轉(zhuǎn)為主的振型主要集中在在了前三個振型中，這與結(jié)構(gòu)平面以及機構(gòu)整體剛度相關(guān)，31層以上的機房質(zhì)量和剛度最小，頂層轉(zhuǎn)角最大，如圖1所示。在裙樓高度內(nèi)，結(jié)構(gòu)變形很少，住宅的樓層越高位移逐漸加大，說明在此設(shè)計中主樓結(jié)構(gòu)的震動受到裙樓的設(shè)計影響，在地震作用下在頂層X向出現(xiàn)最大位移角，在第15層出現(xiàn)Y向最大位移角，結(jié)構(gòu)最大位移和位移角見表2。

在驗算計算結(jié)果中，采用了時程分析法計算彈性時程時程分析法與底部件立法最大的差別在于能夠計算出每一時刻存在的地震應力。建筑物結(jié)構(gòu)自振周期要比地震波的持續(xù)時間大3～4倍，地震波的時間間隔取0.2s，建筑物結(jié)構(gòu)基本自振周期需要超過12s，輸入地震最大減速度為70cm/s2，分析彈性時程結(jié)果，每個計算結(jié)果都必須大于振型分解底部剪力的65%。

在樁基承載力計算中，地下車庫部分設(shè)計的人工挖孔樁直徑0.9m，樁端阻力特征值為1100kPa，要求樁端進圖持力層至少2m，若是取擴大頭直徑為2m，依照設(shè)計要求，單樁豎向承載力特征值為Quk=Qsk+Qpk=2746，滿足豎向承載力的要求，樁身強度為0.65FcA =3707，滿足要求，式中A為樁身面積。

在地基變形驗算中，樁身剛度與地基相比認為是無限大，樁底沉降部分包括群樁效應、樁身壓縮變形等。在樁頂外荷載作用下，樁底土的豎向應力較小，在平面上的豎向壓力為1.5D，樁距若是大于1.5D，群樁效應就很小，可以不計，在本工程中樁距全部大于1.5D，因此在計算中不考慮群樁效應，由于擴底樁樁長很短，因此認為有摩擦造成的沉降很小，不計算。樁頂沉降S=Sbl+Sc，Sb1指的是樁身的壓縮變型，Sc指的是樁底土的壓縮變型。計算結(jié)果見表3。

3 大底盤結(jié)構(gòu)采取的措施

通過以上分析，可以看出裙樓的剛度對于樓房的振型影響是非常大的，尤其是底階振型，影響更加明顯，裙樓的設(shè)計將會直接影響主樓結(jié)構(gòu)的震動，主樓在裙樓高度范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)變形很小，裙樓以上的高度結(jié)構(gòu)變形就比較大。在此建筑的設(shè)計中，由于結(jié)構(gòu)整體剛度設(shè)計并不對稱，因此建筑結(jié)構(gòu)會在水平向地震力的作用下出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，因此在設(shè)計中，需要增加裙樓屋頂層屋面板的厚度，保證地震力的傳遞。

針對本工程計算結(jié)果確定結(jié)構(gòu)的最薄弱地方，為提高抗震性能，除去一些材料的質(zhì)量因素之外，在設(shè)計中采用以下措施。主樓6層以下的樓房設(shè)計，框架柱設(shè)定了由附加縱向的芯柱，附加截面積超過柱截面積的0.8%。主樓和裙樓的抗震等級都依照一級進行設(shè)計。在地下室的銜接中，設(shè)沉降后澆帶，采用高標號的混凝土澆筑，由于單樁荷載力較大，因此在堆載中時間不能過長。針對大體積混凝土的使用，需要保證混凝土使施工完成后大于設(shè)計強度的1.2倍。

主樓的設(shè)計核心筒（主要是樓梯以及電梯）、建筑1層、建筑4層所采用的樓板需要進行加厚處理，在這里采用的是雙層雙向配筋，嚴格控制主樓4樓以下剪力墻的軸壓比，加強31層以上的剪力墻配筋。

結(jié)語

綜上所述，本文主要以具體工程為例，分析研究了大底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算。當前的住宅建筑通常是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系，因此需要正確對待超長結(jié)構(gòu)的裂縫問題，在各個獨立單元的設(shè)計中需要合理布置結(jié)構(gòu)形式，為提高建筑的結(jié)構(gòu)安全性和延展性，可以設(shè)計沉降觀察點等。

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